[发明专利]一种水稻油体蛋白基因OsOle6及其编码蛋白与应用

说明书

本发明提供一种水稻油体蛋白基因OsOle6及其编码蛋白与应用，水稻油体蛋白基因OsOle6及其编码蛋白参与稻米脂肪酸含量调控并影响稻米品质，采用常规方法，对OsOle6基因进行敲除、改变、抑制或过量表达等方式改变OsOle6基因的表达水平，进而获得具有不同脂肪酸含量的水稻，本发明创建的水稻与亲本对照相比，在植株的生长发育和基本农艺性状方面没有显著差异，只是特异影响稻米的脂肪酸含量；本发明制备的低脂肪酸含量稻米具有较好的食味品质，在优良食味水稻培育应用中具有重大育种价值；另一方面，本发明制备的高脂肪酸含量稻米具有更高的营养价值并且在稻米油生产方面也具有重要价值。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及一种控制水稻种子脂肪酸含量的基因序列，以及所述基因序列的应用。

背景技术

淀粉和脂类是植物储藏器官中的两类重要能量储藏物质，其对于植物的生长发育和繁殖具有重要意义。根据植物储藏物的偏好，通常可以将植物的种子分为淀粉类和油料类两种。由于脂质不仅是能量分子，其还作为很多营养成分如维生素等溶剂而广泛存在于各类植物的种子种。在淀粉类植物种子中，尽管其含量相对较小，但是由于其能够与淀粉以及维生素等形成复合结构，而对种子的品质表现起到重要作用。从营养角度看，植物脂质是人类必须的营养物质，不仅能为人体提供热能和必需脂肪酸，还能促进脂溶性维生素吸收，同时，脂质中的不饱和脂肪酸由于具有抗氧化特性而对人体健康具有多方面的改善效果(Suh et al.,Plant Cell Report,2015,34:517-8)。

水稻是典型的以淀粉为主要储藏物的粮食作物，其可食用部分主要为胚乳，胚乳的主要成分是淀粉，其次是蛋白质和脂质。随着国民生活水平的提高，对稻米品质的要求也越来越高。众多的研究表明，通过对稻米胚乳淀粉组成的遗传调控可以有效提高稻米的食味品质，如适当降低稻米的直链淀粉含量能够显著提高稻米的食味品质(张昌泉等，遗传，2021,43:425-441)。但是当稻米直链淀粉含量较低时，稻米外观品质往往会收到影响，表现为透明度下降，稻米胚乳变暗。此外，研究表明，通过下调胚乳中蛋白质含量也能有效改良稻米食味品质，但是，在当前高氮肥栽培条件下这种方式实施难度较大(Yang et al.,Nature Communications,2019,10:1949)。脂质作为稻米中的第三含量组分，其尽管占比很低，但是由于其能够与淀粉形成复合体而对淀粉的理化特性和稻米品质有重要影响(Wanget al.,Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety,19:1056-1079)。因此，通过对稻米中的脂质含量和组成进行遗传调控来改良稻米品质成为可能。

植物种子中的油脂合成可以分为三个阶段：第一阶段是在质体中以蔗糖作为主要碳源合成脂肪酸，第二阶段是在内质网中合成三酰甘油，第三阶段是三酰甘油被包裹在单层磷脂分子膜内形成油体，并以出芽的方式进入细胞质。其中位于油体膜上的蛋白质被称为油体蛋白(oleosin)，其能够防止油体之间相互融合而有利于油体的分散和稳定(Xu etal.,Engineering,2018,4:203-225)。在油料植物中的研究表明油体蛋白对植物的生长发育、抗逆性和营养器官脂质的积累都有重要影响。拟南芥中的研究表明油体蛋白能够与甾醇互作协调调油体的组装并影响脂质的含量(Yu et al.,Nature Communication,2021,12:5598)。在水稻中过量表达来自大豆中的油体蛋白基因能够显著增加种子的脂肪酸含量(Liu et al.,Theoretical and Applied Genetics,2013,126:2289-2297)。这些结果表明在水稻中通过对油体蛋白基因的遗传调控有可能对稻米的脂肪酸含量进行调控并进而用于稻米品质改良应用。

水稻中存在多个油体蛋白基因家族成员，有关各成员的功能和效应研究还极少，其对稻米品质的效应并不清楚。因此，克隆和评价油体蛋白基因对稻米脂质和品质的影响，将丰富水稻品质基因资源，并为优质水稻新种质的创建奠定基础。

发明内容